DE3590751C2 - Verfahren zum Umwandeln von Rückstandsöl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umwandeln von Rückstandsöl mit fluidisierten Katalysatorteilchen hoher Temperatur durch die Kombination der folgenden Verfahrensschritte: Hindurchführen einer Suspension fluidi­ sierter Katalysatorteilchen hoher Temperatur mit einer Oberfläche im Be­ reich von 40 bis 100 m²/g und mit einer Größe von 20 bis 200 Mikron nach oben durch einen Riser.

Als Rückstandsöle gelten u. a. reduzierte Rohöle, atmosphärische Destilla­ tionsrückstände und Vakuumrückstände. Derartig hochsiedende Anteile von Rohölen enthalten bekanntermaßen sehr temperaturstabile Komponenten, wie polycyclische Aromaten und Asphaltene, die sich nur schwierig in hohen Ausbeuten an Benzin und niedriger und höher siedenden Kohlenwasserstoff- Fraktionen katalytisch spalten lassen, und zwar aufgrund der Ablagerung von großen Mengen von Koks auf dem Katalysator. Weiterhin werden Metall­ verunreinigungen in den schweren Ölfraktionen des Rohöls, wie Vanadium, Nickel, Eisen usw. auf und/oder in den Katalysatorporen abgeschieden, wodurch sich ein weiteres Vergiften und/oder Desaktivieren des ange­ wandten Katalysators ergibt. Die Meinung nach dem Stand der Technik geht dahin, daß die Wirkung der Verkokungsneigungen der Schwerölfraktionen und der Effekt der Schwermetalle derartig gravierend sind, daß die sich erge­ benden Ausbeutestrukturen des Produktes bezüglich industrieller Wirtschaft­ lichkeit nicht akzeptierbar sind.

Im Hinblick auf die Probleme des Standes der Technik bezüglich der Verarbei­ tung von schweren Rohölen und Destillationsrückständen, die derartige Verun­ reinigungen enthalten, ist vorgeschlagen worden, eine Trennung der Anteile durchzuführen, die die Rückstandsölfraktionen oder schwersten Fraktionen enthalten oder eine Vorumwandlung der schwersten und unzweckmäßigsten Be­ standteile auszuführen. Man hat dazu verschiedene Arbeitsweisen für diese gewünschte Abtrennung, wie Vakuumdestillation, Lösungsmittelextraktion, Hy­ drieren oder bestimmte thermische Spaltverfahren nach dem Stand der Technik angewandt.

Rückstandsöle enthalten relativ hoch siedende Fraktionen des Rohöls, z. B. atmosphärische Destillationsrückstände und/oder Vakkum-Destillationsrück­ stände, die von der Erdölindustrie als schwer zu verarbeiten erachtet wer­ den, da die Öle große Mengen an unerwünschten Bestandteilen enthalten, von denen allgemein angenommen wird, daß sie zur Koksbildung führen, sowie Schwer­ metallbestandteile vorliegen. So kann z. B. ein Rückstandsöl einen Kohlen­ stoffrückstand von mehr als 0.6 Gew.-% enthalten, und dieses Charakteristikum wird von der Industrie so ausgelegt, daß dasselbe zur Bildung eines hohen Gehaltes an additivem Koks bei dem Spaltvorgang führt und wird mit den hohen Metallwerten zu einer schnellen Desaktivierung des Spaltkatalysators führen, wodurch sich unwirtschaftliche Ausbeuten ergeben. Der Stand der Technik hat somit dazu geneigt, derartige Produkte aus den Beschickungen für das fluidi­ sierte Spalten auszuschließen.

Auf dem einschlägigen Gebiet ist gemäß US-PS 433 26 74 ein Verfahren für das Spalten von Rückstandsöl bekanntgeworden, wobei heiße Katalysatorteilchen in den unteren Teil eines Risers eingeführt werden, sowie die Kohlenwasserstoff- Beschickung mit dem Rückstandsöl in die Umwandlungszone durch eine Mehrzahl von Düsen eingedüst wird. Aus dieser Veröffentlichung ergibt sich kein Hin­ weis darauf, daß das Rückstandsöl auf eine Teilchengröße versprüht wird, die gleich oder kleiner als die der Katalysatorteilchen ist. Das Gleiche gilt dort bezüglich der wichtigen Verfahrensparameter der Berührungszeit zwischen Rück­ standsöl und Katalysatorteilchen.

Nach der US 44 05 445 ist ein Verfahren für das Dispergieren einer Kohlen­ wasserstoffbeschickung bekanntgeworden, wobei das Oberführen der Beschickung in Tröpfchen dadurch erfolgt, daß ein inniges Vermischen einer Dispersion aus Wasser und Öl und sodann ein Einsprühen der Dispersion in das Dispersionsge­ fäß erfolgt. Sobald die Dispersion mit den heißen Katalysatorteilchen in Be­ rührung kommt, erfolgt ein Verdampfen des Wassers und somit eine Verkleinerung der Öltröpfchen. Ein vollständiges Versprühen der Beschickung vor dem Ein­ führen derselben in das Umsetzungsgefäß ist hierbei nicht gewährleistet.

Gemäß der US 44 34 049 ist eine Vorrichtung für das Einführen des Rückstands­ öls und ein Verfahren zum Ausbilden einer schnell verdampfenden Rückstandsöl­ beschickung zum Zeitpunkt des Inberührungkommens mit den heißen Katalysator­ teilchen beschrieben. Hierbei erfolgt das Versprühen der Ölbeschickung mit. Tröpfchen von kleiner als 500 µm, die Temperatur beläuft sich auf etwa die pseudokritische Temperatur der Rückstandsöl-Beschickung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Rückstandsöle in Benzin und leichtere Bestandteile umzuwandeln und hierbei die Koksbildung hintenanzuhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Reihe Verfahrensschritte wie folgt gelöst:

• a) Versprühen eines Rückstandsöls auf eine Tropfengröße vergleichbar mit oder kleiner als die suspendierten Katalysatorteilchen;
• b) Einführen des versprühten Rückstandsöl gemäß a) mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 300 m/s für ein Inberührungbringen mit der nach oben fließenden heißen Katalysatorteilchensuspension anfänglich bei einer Temperatur wenig­ stens gleich oder über der pseudokritischen Temperatur der Rückstandsölbe­ schickung;
• c) Halten der Berührungstemperatur zwischen den Katalysatorteilchen und der ver­ sprühten Rückstandsölbeschickung anfänglich ausreichend hoch, um die Asphalt­ komponente im Rückstandöl zu spalten und bis zu 50% thermische Umwandlung des versprühten Rückstandöls zu erreichen, bewirken einer katalytischen Umwandlung der gebildeten Öldämpfe in der nach oben fließenden Suspension, wobei sich die Temperatur der Suspension verringert und
• d) Abtrennen der dampfförmigen Kohlenwasserstoff-Umwandlungsprodukte der Stufe c) von den Katalysatorteilchen aus dem Riser, wobei die Kontaktzeit von Öl und Katalysator im Riser weniger als 2 Sekunden beträgt.

Für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignete Rückstandsöle können Produkte enthalten, die von 204°C bis zum Destillationsendpunkt des Rückstandsöls über 982°C sieden. In diesem breiten Siedebereich der Beschickung können leichte Gasöle mit einem Siedebereich von 204-371°C, mittlere Gasöle im Siedebereich von 316-454°C, schwere Gasöle im Siedebereich von 316-650°C und Bestandteile vorliegen, die über 650°C bis zu dem Endsiedepunkt des Rohöls sieden, einschließlich kohlenstoffbildender Bestandteile, wie poly­ cyclische Aromaten, Asphaltene und Metallverunreinigungen, sowie unbehan­ delte Rohöle. Als Beschickung für das Verfahren können auch getrennt her­ gestellte Produkte angewandt werden, wie diejenigen, die sich durch die Lösungsmittelextraktion von hydrierten Produkten ergeben.

Die Erfindung betrifft die gleichzeitige Umwandlung sowohl der hoch- als auch der niedrig siedenden Bestandteile in Rückstandsölen mit hoher Selek­ tivität für Benzin und leichtere Bestandteile und unter geringer Koksbil­ dung. Die früheren Probleme bezüglich hoher Regenerator- und Katalysator­ temperaturen werden erfindungsgemäß im wesentlichen ausgeräumt. Erfindungs­ gemäß werden vielmehr hohe Katalysator-Regenerierungstemperaturen vorge­ sehen, und diese hohen Temperaturen des Katalysators in vorteilhafterweise dazu benutzt, die angestrebten Spaltreaktionen durchzuführen, und zwar bei hoher Umwandlung und hoher Selektivität bezüglich der Bildung von Benzin und Produkten, die Benzinvorläufer sind, wobei keine übermäßige Koksbil­ dung eintritt. Untersuchungen bezüglich des Spaltens von hochsiedenden Restkohlenwasserstoff-Bestandteilen haben wenig befriedigende Ergebnisse gezeigt, bedingt durch im wesentlichen die Tatsache, daß frühere Unter­ suchungen nicht zu der Erkenntnis geführt haben, daß ein Erfolg nur dann möglich ist, wenn ein praktisch sofortiges und vollständiges Versprühen/ Verdampfen durch die erste Berührung der Schwerölbeschickung mit den sehr heißen Katalysatorteilchen bei einer Temperatur erfolgt, die über der pseu­ dokritischen Temperatur der Beschickung liegt. Diese grundsätzliche Idee kann dem Stand der Technik nicht entnommen werden und konnte auch nicht die erfindungsgemäß vorgesehene hohe Katalysatortemperatur aufgrund zweier Faktoren anwenden:

• 1) metallurgische Grenzwerte der Regeneratorausrüstung,
• 2) thermische Stabilität des Katalysators.

Die derzeitige Meinung auf dem einschlägigen Gebiet geht dahin, daß die maximale praktische Regeneratortemperatur und somit die sich ergebende Temperatur des regenerierten Katalysators auf einen Bereich von 705-760 beschränkt sein sollte, obgleich auch Temperaturen bis zu 816-870°C all­ gemein angegeben werden.

Erfindungsgemäß wird nun eine Vorrichtung und Arbeitsweisen geschaffen, die es unter anderem ermöglichen, die Temperatur der Katalysator-Regenerie­ rung bis zu wenigstens 982°C zu steigern, ohne daß in merklicher Weise die Katalysatoraktivität thermisch beeinflußt wird. Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Ausrüstung geschaffen, die in der Lage ist, den erfindungs­ gemäß in Betracht gezogenen verschärften Temperaturbedingungen zu wider­ stehen.

So kann z. B. der nicht destillierte Anteil von Rohöl mit einem Siedepunkt von etwa 204°C und darüber bis zu dem Endsiedepunkt von Rohöl, wie es sich anhand von Rohölen ergibt, aus denen die leicht siedenden Anteile entfernt worden sind, unter Bedingungen gespalten werden, die zu hohen Umwandlun­ gen der Ölbeschickung führen unter Ausbilden niedrig siedender Produkte einschließlich Benzin und leichter Kohlenwasserstoffe, wobei die Ausbeuten an Benzin vergleichbar mit der Gasölspaltung nach dem Stand der Technik sind, einschließlich vergleichbarer Koksbildungen. Das Erfordernis für eine kostspielige Aufarbeitung der Beschickung und Vorrichtungen in Form einer Destillation, Lösungsmittelextraktion, Hydrierung oder verschiede­ ner thermischer Verfahren entfällt somit.

Die erfindungsgemäß hergestellten Produkte sind ähnlich denjenigen, wie sie anhand der üblichen, relativ sauberen, katalytischen Spaltverfahren erhalten werden. Das bedeutet C₂-Verbindungen und leichtere Gase, C₃ und C₄- Olefine und Paraffine, Benzin mit einem Siedebereich von den C₅-Verbindungen bis zu 220°C und gespaltene leichte und schwere Ringöle können erhalten wer­ den. Die so erhaltenen Ringöle oder Gasöle besitzen eine derartige Qualität, daß dieselben für den Verkauf als Brennstofföle mit niedrigem Schwefelgehalt hydriert werden können und in die fluidisierte, katalytische Spaltvorrichtung zurückgeführt werden können zwecks vollständiger Umwandlung in Benzin. Vor­ zugsweise kann ein Teil oder die Gesamtmenge derselben vollständiger hydrierend gespalten werden unter Ausbilden von Bestandteilen mit einem Siedebereich des Benzins.

Ein höchst wichtiger Parameter für das erfolgreiche Spalten von Rückstands­ ölen ist sicherlich eine möglichst vollständige, innige Schnellverdampfungs­ berührung zwischen den fluidisierten Katalysatorteilchen und der Schweröl­ beschickung. Das Vorsehen einer praktisch vollständigen Versprühung/Verdampfung insbesondere der hochmolekularen Bestandteile der Beschickung bei praktisch Inberührungkommen mit den heißen Katalysatorteilchen verbessert den Umwand­ lungsvorgang. Der hochsiedende Restanteil der Beschickung zusammen mit dem niedrig siedenden Gasölanteil soll praktisch vollständig bei dem Inberührung­ kommen mit dem heißen, regenerierten Katalysator bei einer Temperatur verdampft werden, die über der pseudokritischen Temperatur der Beschickung liegt, da nur durch ein praktisch vollständiges Verdampfen der versprühten Beschickungsbe­ standteile ein größerer Anteil der Beschickung fast vollständig gespalten werden kann unter Ausbildung von Benzinbestandteilen. Was nicht verdampft, verbleibt im wesentlichen im nicht umgewandelten Zustand, wird auf der heißen Katalysator­ oberfläche absorbiert und neigt dazu, insbesondere in Koks umgewandelt zu wer­ den, wodurch sich ein Verlust bezüglich der Benzinausbeute und eine schnelle Verringerung der Katalysatoraktivität ergeben.

Die Vorerhitzungstemperatur der Beschickung, die Temperatur der heißen rege­ nerierten Katalysatorteilchen, die Spaltaktivität des Katalysators, die Kontakt­ zeit des Kohlenwasserstoffdampfes mit dem Katalysator und der Arbeitsdruck stellen wesentliche Arbeitsvariable dar, die dem Erdölfachmann bekannt sind, um die erforderlichen Reaktionsbedingungen zu schaffen zwecks praktisch voll­ ständiger Verdampfung der Beschickung und wiederum Erzielen einer Umwandlung mit hoher Selektivität in Benzin und leichtere Kohlenwasserstoffe in Kombina­ tion mit der Bildung schwerer Ringöle mit einer Qualität, die dieselben geeig­ net macht für die Hydrierung oder hydrierende Spaltung unter Ausbilden wei­ terer Produkte mit einem Siedebereich des Benzins.

Eine Einspritzgeschwindigkeit von 100-300 m/sec ist für die Rückstandsöle notwendig, wobei das Einsatzgut so versprüht wird, daß wenigstens Kreise gleicher Fläche entstehen, wie sie durch den Querschnitt des Risers gebildet werden. Jede Beschickungsdüse kann eine Dampfumkleidung aufweisen, um eine potentielle Verkokung der Kohlenwasserstoffbeschickung zu verringern, die durch die Mitte der Düse eingeführt wird. Es wird eine erhebliche Menge an Verdünnungsmittel, und zwar bis zu etwa 7 Gew.-% an Wasserdampf oder anderem geeigneten Verdün­ nungsmittel zusammen mit der Beschickung eingedüst, um die Verdampfungstempe­ ratur zu verringern und den bestmöglichen Sprüheffekt bei einer gegebenen Dü­ senbauart zu erreichen. Typische Verdünnungswerte belaufen sich auf 1 bis 15 Gew.-% der Beschickung.

Die oben angegebenen Faktoren bezüglich des Inberührungbringens und Ver­ mischens der versprühten Ölbeschickung mit fluidisierten Katalysatorteilchen dienen dazu, ein Gemisch derselben relativ einheitlich und schnell durch die Verdampfungszone in dem Riser in kürzestmöglicher Zeit zu führen. Hier­ durch wird die schnelle Wärmeübertragung von dem heißen Katalysator auf die versprühte Schwerölbeschickung verbessert. Die schweren und hochmolekularen oder ein Wasserstoffdefizit aufweisenden Fraktionen der Ölbeschickung werden leicht thermisch gespalten bei dem Inberührungkommen mit Feststoffen bei Temperaturen in der Größenordnung von 538 bis 982°C. Die sofortige und voll­ ständige Verdampfung der schweren Fraktionen, wie oben erläutert, begünstigen eine gleichzeitige thermische Spaltung der hochmolekularen Bestandteile ein­ schließlich einiger Asphaltene. Das Anwenden eines Sprühdüsen-Injektions­ systems dient dazu, eine dichte Spaltphase zu verhindern und begünstigt das angestrebte thermische Spalten einiger der großen Asphaltmoleküle unter Ausbilden niedriger siedender Ringöle auf Kosten der Bildung von Koks. Wenn diesen Bedingungen nicht entsprochen wird, kommt es zu der Erscheinung der "Koksverstopfung". Hierbei werden schwere Moleküle mit einem Wasserstoff­ defizit niedergeschlagen und blockieren die Poren der aktiven Spaltstellen des Katalysators, wodurch derselbe relativ unwirksam gemacht wird.

Bei der Auslegung und dem Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht eine wesentliche Überlegung für den Betrieb darin, daß die Temperatur der fluidisierten Katalysatorregenerierung im wesentlichen zu einer unbehin­ derten Kohlenstoffverbrennung bis zum Erreichen einer Temperatur von etwa 982°C führt. Darüberhinaus muß die Temperatur der Katalysator-Regenerierungs­ vorrichtung bezüglich der Kohlenstoffverbrennung so gestaltet werden, daß die Temperatur auf einen Wert ansteigen kann, der auf die Erfordernisse der speziellen Schweröl-Beschickung abgestimmt ist, um die angestrebte sofortige Versprühung/Verdampfung mit den Katalysatorteilchen zu erreichen, wodurch die katalytische Spaltung und gleichzeitige thermische Spaltung der großen und weniger stabilen Moleküle in der Beschickung gefördert wird.

Die Tabelle 1 zeigt, daß die Begrenzung der Regenerator- oder Katalysator­ temperatur bei einem Spaltvorgang zu einer wesentlichen Verringerung der Ausbeute an Benzin führt unter gleichzeitiger entsprechender Erhöhung der Koksbildung. Es ist weiterhin zu beachten, daß das Rückstandsöl unter Ausbilden höherer Ausbeuten an Benzin bei ähnlicher Koksausbeute gespalten werden kann, wie dies bei einer herkömmlichen Gasöl-Beschickung der Fall ist.

Die Tabelle 2 unterstreicht die gleichen Faktoren, wobei Werte der Gasöl­ spaltung gezeigt sind im Vergleich zu zusätzlich 10 Vol.-% und 20 Vol.-% Vakuumrückstand zu der gleichen Gasölbeschickung. Die tabellarische Zusammen­ stellung zeigt, daß das Vorliegen des Rückstandsöls unter optimalen Bedin­ gungen zu höheren Gesamtumwandlungen, höheren Benzinausbeuten und zu gleichen, wenn nicht geringeren, Koksbildungen als bei der herkömmlichen Gasölspaltung führt.

Tabelle 1

Wirkung der Begrenzung der Regeneratortemperatur, und Vergleich von atmosphärischen Destillationsrückständen mit einer Gasöl-Beschickung

Tabelle 2

Gasölspaltung nach dem Stand der Technik verglichen mit Rückstandsspaltung

Die Analysen der Produkte, die gebildet werden, wenn reine atmos­ phärische Destillationsrückstände gespalten werden im Vergleich zu Gasölen (ausgehend von dem gleichen Rohöl), zeigen gewisse andere interessante Eigenschaften:

• 1) Die gebildeten flüssigen Produkte besitzen einen höheren durch­ schnittlichen Wasserstoffgehalt.
• 2) Die Research-Oktanzahl der Benzine ist wesentlich höher.
• 3) Die Motor-Oktanzahl der Benzine ist wesentlich höher, wodurch sich eine wesentlich verbesserte (R+M)/2 Bewertung ergibt, was für die Herstellung von bleifreiem Benzin wichtig ist.
• 4. Die gespaltenen Gasölprodukte, die üblicherweise als leichte und schwere Ringöle bezeichnet werden, sind wesentlich reicher an di- und trikondensier­ ten Aromaten bevorzugt gegenüber 4, 5 und 6 kondensierten aromatischen Ringen. Die hohe Konzentration zwei- und dreigliedriger kondensierter Aromaten in dem gespaltenen Produkt macht dieselben zu sehr zweckmäßigen Beschickungen für die hydrierende Spaltung unter Bildung von Benzin.
• 5. Der unter optimalen Arbeitsbedingungen gebildete Koks weist einen sehr niedrigen Wasserstoffgehalt auf. Wasserstoffwerte in einem Bereich von 3-6 Gew.-% werden hierbei festgestellt, verglichen zu 8 bis 10 Gew.-% bei der Gasölspaltung nach dem Stand der Technik. Der niedrigere Wasser­ stoffwert des gebildeten Kokses ist nur durch die Tatsache zu erklären, daß die angewandten Arbeitsbedingungen eine Polymerisation der auf der Katalysatoroberfläche vorliegenden polycyclischen Verbindungen fördert, wodurch erhebliche zusätzliche Wasserstoffmengen freigesetzt werden für die Anwendung von Wasserstoffübertragungsreaktionen, so daß ein höherer Wasser­ stoffgehalt der flüssigen Produkte erreicht wird. Diese Erscheinung wird bei der Gasölspaltung nach dem Stand der Technik nicht beobachtet. Diese Reaktionen sind exotherm und gleichen damit im wesentlichen die endotherme Reaktionswärme der primären Spaltreaktion aus. Als Ergebnis hiervon kann die gesamte Reaktionswärme um 40 bis 50% verringert werden. Dies trägt zu den niedrigeren Katalysatorzirkulationswerten und somit geringer Koks­ bildung bei. Der geringe Wasserstoffwert in dem Koks ist ebenfalls ein wesentlicher Faktor bezüglich der Katalysatorregenerierung in der er­ findungsgemäßen Weise.

Ein Katalysator mit hohem Siliziumgehalt, welcher zusätzlich auch Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid mit oder ohne katalytisch wirksamen, kristallinem Aluminiumsilikat oder kristallinem Zeolit enthält mit einer fluidisierbaren Teilchengröße im Bereich von 20 bis 200 Mikron kann erhebliche Schwankungen bezüglich der Spaltaktivität und Werten der Metallverunreinigungen aufweisen. Wenn der Niederschlag der Metalle auf dem Katalysator es unmöglich macht, den angestrebten Umwandlungswert aufrechtzuerhalten, wird in Betracht gezogen, in kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Weise den Katalysator auszutauschen, um so die ge­ wünschte Spaltaktivität aufrechtzuerhalten.

Es ist lange bekannt, daß die Metallvergiftung ein wesentliches Hinder­ nis bei der Spaltung von Rückstandsprodukten ist. Es wurde jedoch ge­ funden, daß diese Metallverunreinigungen in einem erheblichen Maß bei einer höheren Regeneratortemperatur passiviert werden können, wobei deren nachteilige Wirkungen erheblich verringert werden, wenn der Koks­ gehalt auf dem in das Verfahren zurückgeführten Katalysator bei etwa 0,05 Gew.-% gehalten wird. Es wurde gefunden, daß etwa 5% Umwandlung verlorengeht, pro 0.1 Gew.-% Koks auf dem regenerierten Katalysator zusätzlich zu der erwarteten Koksdesaktivierung im Hinblick auf die Metallverunreinigung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Spalten von reduzierten Rohölen zeigen Metalle, wie Nickel, Vanadin und Eisen einige günstige Eigenschaften wie das Aktivieren oder Verbessern der Dehydrierung, Wasserstoff-Übertragungsreaktion und Fördern der CO-Ver­ brennung in dem Regenerator unter Erzielen eines geringeren Koksgehaltes auf dem in das Verfahren zurückgeführten Katalysator, ohne daß das Er­ fordernis nach irgendeinem zusätzlich eingeführten Promotor gegeben ist. Andererseits werden Natrium- und alle Alkalimetalle immer noch als erheb­ liche Verunreinigungen insbesondere für Zeolit enthaltende Katalysatoren betrachtet. So wurde gefunden, daß das Entsalzen der Beschickung eine wirtschaftlichere Maßnahme zum Lösen des Natriumproblems ist als das Anwenden von Natrium-Reinigungsvorrich­ tungen. Bei geeigneter Entsalzung der Beschickung kann der Natriumgehalt in derselben bei deutlich unter 1 ppm gehalten werden.

Um die hohen Katalysatortemperaturen zu erzielen, die für das erfolg­ reiche Spalten der Öle mit Rückstandsölen erforderlich sind, sind spezielle Regenerierungsverfahren zusammen mit einer entsprechend ausgelegten Vorrich­ tung erforderlich. Das erfindungsgemäße Hochtemperatur-Spaltverfahren tole­ riert relativ hohe Werte an Koks oder kohlenwasserstoffartigen Materialien, die auf dem Katalysator während des Kontaktes mit dem Einsatzgut niederge­ schlagen werden. Werte von normalerweise 1 Gew.-% und in einigen Fällen über 2 Gew.-% können auftreten. Es ist jedoch insbesondere zweckmäßig, den Katalysator auf Kohlenstoffwerte unter 0.1 Gew.-% und vorzugsweise wenig­ stens 0.05 und stärker bevorzugt etwa 0.02 Gew.-% zu regenerieren. Die nach dem Stand der Technik angewandten Regenerierungsverfahren und Vorrichtungen bei dem Verarbeiten von Gasölen sind nicht für die verschärften Bedingungen der Katalysatorregenerierung geeignet, die beim Spalten von Rückstands­ ölen auftreten, und dies aus den folgenden Gründen:

• 1) Es können sich hohe Kokswerte auf dem Katalysator aufbauen durch niedri­ ge Rückführungsraten des Katalysators in das Verfahren, d. h. durch niedrige Verhältnisse von Katalysator zu Öl. Die Kombination aus den niedrigen Ver­ hältnissen von Katalysator zu Öl und den hohen Kohlenstoffwerten führt auto­ matisch zu hohen Regenerierungstemperaturen. Es handelt sich hierbei um Tem­ peraturen, die über den normalen Grenzwerten liegen, wie sie sich für den in den Regeneratoren nach dem Stand der Technik angewandten rostfreien Stahl er­ geben, sowie der Auslegung der Zyklone und Abzugsvorrichtungen für den Ka­ talysator usw. Auch die erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Temperaturen liegen jenseits der derzeitigen Temperaturgrenzwerte der Energie-Rück­ gewinnungssysteme mit einem Wert von etwa 760°C,
• 2) Die derzeitig bei der katalytischen Spaltung angewandten Katalysatoren hoher Aktivität sind bei den erfindungsgemäß angewandten höheren Regene­ rationstemperaturen strukturell nicht thermostabil. Zwei grundsätzliche Faktoren beeinflussen die Katalysatorstabilität während der Regenerierung. Bei höheren und höchsten Kokswerten der verbrauchten Katalysatoren ergeben sich immer höhere Katalysatorteilchentemperaturen bei dem Verbrennen der hohen Koksanteile und zwar sowohl in einem einzigen bei einstufiger, als auch bei mehrstufiger Regenerierung. Die hohen Oberflächentempera­ turen machen den Katalysator unwirksam. Zweitens wird der Katalysator schnell bei höchsten Temperaturen desaktiviert, wenn der während der Koksverbrennung aus Sauerstoff und Wasserstoff gebildete Wasserdampf in Kontakt mit dem Katalysator verbleibt.

Eine besondere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, die Regenerierung des verbrauchten Katalysators in einem System mit zwei Reaktoren durchzuführen, wobei ein zweistufiges, hintereinander ge­ schaltetes Katalysatorfließsystem angewandt wird, das die Schwierigkeiten der Katalysator-Regenerierung nach dem Stand der Technik ausräumt.

Die erfindungsgemäße Katalysator-Regenerierungsanordnung erzielt einen Kokswert des regenerierten Katalysators von weniger als 0.02 Gew.-%, ohne daß metallurgische Grenzwerte oder die Thermostabilität des Katalysators überschritten werden.

Das erfindungsgemäße katalytische Spaltverfahren betrifft das Spalten von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, die allgemein als Rückstandsöle bezeichnet werden. Die Beschickung wird in einer aufsteigenden Reaktions­ zone mit einem sehr aktiven Spaltkatalysator vermischt, der aus einer Regenerierungszone bei einer Temperatur in den Riser eintritt, die vor­ zugsweise über der pseudokritischen Temperatur der Beschickung liegt. Die Beschickung wird hochversprüht und bildet mit dem Katalysator eine Kohlenwasserstoff-Katalysatorsuspension. Eine Vorrichtung für die Suspen­ sionsabtrennung am Ausgang des Reaktionsgefäßes trennt etwa 70 bis 90% des Katalysators aus dem dampfförmigen Produkt ab. Ein spezielles Merkmal dieser Suspensions-Abtrennvorrichtung besteht darin, daß dieselbe rela­ tiv hohe Dampf-Oberflächengeschwindigkeiten während des Trennens von den Katalysatorfeststoffen in dem Trenngefäß ermöglicht, bevor die Dämpfe in die Reaktorzyklone eintreten, welche für ein weiteres Abtrennen der mitgerissenen Katalysatorfeststoffe sorgt. Die aus dem Spaltvorgang zurückgewonnenen, verbrauchten Katalysatorteilchen werden von flüchtigen Restanteilen bei einer erhöhten Temperatur im Bereich von 482 bis 593°C befreit und weisen einen desaktivierenden, kohlenstoffartigen Rückstand in einer Menge von 1.0 Gew.-% bis etwa 2.5 Gew-% auf. Der von den flüchtigen Anteilen befreite Katalysator wird einem ersten dichten Katalysatorfließ­ bett mit einer ersten Temperatur zugeführt, die unter 816°C, bevorzugt unter 760°C gehalten wird. Die Verbrennung des Kohlenwasserstoffmaterials wird unter Temperaturbedingungen durchgeführt, wobei diese ausreichend sind, den gesamten in den kohlenwasserstoffartigen Niederschlägen vor­ liegenden Wasserstoff und etwa 10 bis 80% des gesamten Kohlenstoffs zu verbrennen. Die Regeneratortemperatur ist auf 621 bis 816°C beschränkt und vorzugsweise auf eine Temperatur, die nicht die hydrothermale Stabilität des Katalysators oder die metallurgischen Grenzwerte eines herkömmlichen - bei niedriger Temperatur durchgeführten - Regenerierungs­ verfahrens überschreitet. Die unter milden Bedingungen durchgeführte Regenerierung dient dazu, örtliche Überhitzungen des Katalysators durch Wasserdampf, der während der Wasserstoffverbrennung gebildet wird, zu vermeiden. Ein teilweise regenerierter Katalysator, der frei von Wasserstoff ist, wird aus dem ersten Regenerator erhalten.

Der von Wasserstoff befreite Katalysator mit Restkohlenstoff wird einer zweiten Hochtemperatur-Katalysator-Regenerierung zugeführt, wobei der verbleibende Kohlenstoff praktisch vollständig in CO₂ verbrannt wird, wodurch in einer feuchtigkeitsfreien Atmosphäre eine erhöhte Kataly­ satortemperatur in einem Bereich von 760 bis 982°C erreicht wird.

Die zweite getrennte Stufe mit einem Hochtemperatur-Regenerator für den Katalysator ist so vorgesehen, daß die Katalysatormenge und Ver­ weilzeit desselben darin bei einer hohen Temperatur begrenzt werden, wobei gleichzeitig eine Verbrennungsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs dergestalt ermöglicht wird, daß ein Restkohlenstoffgehalt auf dem in das Verfahren zurückzuführenden heißen Katalysator in einer Menge von weniger als 0.05 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 0.02 Gew.-% vorliegt.

In der für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Ausführungsform des Hochtemperatur-Katalysatorregenerators in der zweiten Stufe liegen alle aus Metall bestehenden Vorrichtungen wie Zyklone, Abzugsleitungen, Vorratsbehälter oder Tragsysteme außerhalb der Verbrennungszone und außerhalb des eigentlichen Regenerators. Der Regeneratorreaktor ist mit feuerfestem Material ausgekleidet und das Gleiche gilt für alle Verbindungsleitungen, äußeren Zyklone und Abzugsleitungen. Es wird regenerierter Katalysator bei einer entsprechenden erhöhten Temperatur aus einem relativ dichten fluidisierten Katalysatorbett aus dem Rege­ nerator der zweiten Stufe abgezogen. Der abgezogene Katalysator wird einer Abstreifzone zugeführt, bevor derselbe in den Riser bei der ent­ sprechenden erhöhten Verdampfungstemperatur zugeführt wird, und zwar in einer Menge, die ausreichend ist, um die eingeführte Kohlenwasser­ stoffbeschickung in der erfindungsgemäßen Weise zu verdampfen. Die aus dem zweiten Regenerator erhaltenen heißen Abgase werden den äußeren Zyklonen für die Rückgewinnung der mitgerissenen feinen Kataly­ satorteilchen zugeführt, bevor eine Verwendung derselben für die Abwärme­ gewinnung erfolgt und anschließend erfolgt eine Abgabe an eine Turbine oder an die Außenluft. Aufgrund der Tatsache, daß die Zyklone mit der höchsten Temperatur der zweiten Regenerierungsstufe außerhalb angeordnet sind, ergeben sich außer den bereits angegebenen Vorteilen weitere wesent­ liche zweckmäßige Folgen. Nachdem die Zyklone nicht mehr im Inneren, sondern außerhalb des Katalysatorregenerators angeordnet sind, ist es möglich, den Durchmesser und/oder Länge der Zyklone zu erhöhen und hier­ durch deren Trennwirkungsgrad dergestalt zu verbessern, daß ein ein­ stufiger Zyklon anstelle eines zweistufigen Zyklons angewandt werden kann, jedoch ein erhöhter Wirkungsgrad der Trennung erreicht wird. Dies wird teilweise durch Anwenden einer Abgasleitung mit einem gekrümmten Abschnitt außerhalb des Zyklons erreicht, welcher im wesentlichen mit der Wandkrümmung des Zyklons übereinstimmt, wobei dieses Rohr tangen­ tial mit dem Zyklon verbunden ist. Die gekrümmte Abgasleitung bedingt eine anfängliche Zentrifugalbewegung der heißen Katalysatorteilchen in dem Abgas, wodurch sich eine Konzentration der mitgerissenen Teil­ chen ergibt, und ein verbesserter Wirkungsgrad der Abtrennung zwischen den Gasen und Feststoffen resultiert. Dies ermöglicht wiederum wesent­ liche Veränderungen in dem Aufbau des Zyklons. Ein sehr wichtiger Faktor, der das Anwenden des äußeren Zyklons begünstigt, besteht weiter­ hin darin, daß die Gesamtlänge desselben erhöht werden kann, da der­ selbe nicht in das Innere eines mit feuerfestem Material ausgekleideten Regeneratorgefäßes mit begrenzten Abmessungen und Raum passen muß. Die Gesamtwirkung der geschilderten Abgasleitung und Zyklons besteht darin, daß ein einstufiger äußerer Zyklon die Arbeit eines zweistufigen Zyklons in dem Trennsystem übernehmen kann.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Verringerung des Energieverbrauchs bezüglich des Gesamtverfahrens der Verarbeitung des Rohöls und einer Verringerung sowohl der Luft- als auch der Wasser­ verschmutzung. Einige dieser Ersparnisse werden dadurch erzielt, daß Vakuumdestillationsanlagen, Asphaltextraktionsanlagen und verschiedene ther­ mische Verfahren, wie das verzögerte Verkoken und weitere Verfahrensweisen nicht mehr angewandt werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine Schwefelentfernung in einem Bereich von 60 bis 70% erreicht wird, ohne daß eine getrennte Wasserstoffbehandlung erforderlich wird. Das während des Spaltvorganges gebildete H₂S kann durch Aminwäsche aus dampf­ förmigen Kohlenwasserstoffen entfernt und einer Claus-Vorrichtung für die Gewinnung von elementarem Schwefel zugeführt werden.

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert:

Fig. I ist ein diagrammförmiger Aufriß einer zweistufigen Regenerator­ vorrichtung benachbart zu und in Kombination mit einem Riser. Eine Kataly­ satorrückgewinnungs- und Sammelzone mit begrenzter zylinderförmiger Ab­ messung befindet sich am Auslaß des Risers, in der Sammelzone ist ein Zyklon zur Katalysator/Kohlenwasserstoff-Trennung angeordnet.

Fig. II ist ein diagrammförmiger Aufriß Seite-an-Seite einer Katalysator- Regenerierungsvorrichtung mit übereinander angeordneter zweistufiger Katalysatorregenerierung und mit relativ großen Zyklonen, die außerhalb des Gefäßes vorliegen für die zweite Stufe der Hochtemperatur-Katalysator- Regenerierung.

Fig. III ist ein waagerechter Querschnitt einer Anordnung einer groben Trennvorrichtung am Auslaß des Risers nach den Fig. I und II.

Fig. IV ist eine ins einzelne gehende Wiedergabe des unteren Teils des Risers nach den Fig. I und II und zeigt insbesondere die Einlaßanord­ nung mit mehreren Düsen für die Beschickung.

Fig. V ist eine graphische Darstellung der Umwandlung, wie sie durch zwei unterschiedliche Systeme der Versprühung der Rückstandsölbeschickung er­ reicht wird. Bei dem zweiten System wird eine stärker versprühte Beschickung als in dem Systems eins angewandt.

Fig. VI ist eine diagrammförmige Darstellung im Aufriß eines Bodenteils der Spaltzone des Risers mit Einlaßleitung für den regenerierten Katalysator, einer Einlaßleitung für das fluidisierte Gas und einer Düsenanordnung für die Ausbildung einer stark zerstäubten Ölbeschickung, die in das Reaktions­ gefäß mit relativ hoher Geschwindigkeit eingegeben wird.

Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur Durchführung einer katalytischen Spal­ tung bei relativ hoher Temperatur eines Rückstandsöls erläutert. Die Rege­ nerierung des Spaltkatalysators wird insbesondere in einem zweistufigen Regenerierungsvorgang durchgeführt, der unter begrenzten Temperaturbedin­ gungen in einer ersten getrennten Regenerierungszone zur Ausführung kommt, um insbesondere Wasserstoff aus den kohlenwasserstoffartigen Produkten, die durch den Spaltvorgang niedergeschlagen werden, zu entfernen. Die CO- Bildung in der ersten Regenerierungszone ist nicht besonders beschränkt und eine Desaktivierung des Katalysators bedingt durch Wasserdampf, der bei der Verbrennung von Wasserstoff gebildet wird, wird auf einem niedri­ gen Wert gehalten. Sodann wird wasserstofffreier Restkohlenstoff von dem teilweise regenerierten Katalysator in einem zweiten, getrennten, relativ dichten, fluidisierten Katalysatorsystem bei höherer Temperatur entfernt, und es wird eine ausreichend hohe Sauerstoffkonzentration ange­ wandt, durch die die Bildung merklicher Mengen an CO oder Wasserdampf durch die Verbrennung von Restkohlenstoffniederschlägen auf dem Kataly­ sator beschränkt wird. Die Temperatur der zweiten Stufe der Katalysator­ regeneration läßt man ausreichend ansteigen, um die angestrebte Temperatur für den Ölkontakt zu erzielen. Allgemein wird sich der Temperaturbereich des regenerierten Katalysators auf 760-982°C belaufen. Das Abgas der zweiten Regenerierungsstufe wird somit praktisch frei von CO sein bzw. kein CO enthalten. Da das Abgas der zweiten Regenerierungsstufe an CO₂ reich ist, kann ein derartiges Gas gegebenenfalls anschließend angewandt werden für die Wasserdampferzeugung, das Entfernen von verdampfbaren Bestandteilen von dem Katalysator zwischen den Verfahrensstufen und weitere Anwendungs­ gebiete. Der in dieser Weise regenerierte Katalysator, der einen Rest­ kohlenstoffgehalt von weniger als etwa 0.2 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 0.05 Gew.-% aufweist, wird in das Spaltverfahren zurückgeführt. Wasserdampf, erzeugt durch das CO-reiche Abgas und gasförmige Kohlen­ wasserstoffe können mit der Beschickung als ein Verdünnungsmittel ange­ wandt werden, zwecks Verbessern der Versprühung der Beschickung bei dem Inberührungkommen mit dem heißen regenerierten Katalysator. Die heißen Katalysatorteilchen, die in den Spaltvorgang eingeführt werden, können bei einer höheren Temperatur gehalten werden als dies nach dem Stand der Technik mit dem einstufigen Regenerierungsverfahren mit begrenzter Tem­ peratur der Fall ist. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Verfahrens­ weise wirtschaftlicherer mehr Wärme der Verdampfung und der endothermen katalytischen Umwandlung der Kohlenwasserstoffbeschickung auf der Grundlage von Rückstandsöl zugeführt.

Selbstverständlich ist es möglich, den Gleichgewichtskatalysator in dem System dadurch aufrechtzuerhalten, daß zirkulierender Katalysator durch Katalysatorteilchen ersetzt wird, die eine geringere Metallbeladung auf­ weisen, die z. B. als frischer Katalysator oder als Gleichgewichtskata­ lysator aus anderen Spaltvorgängen stammen. Somit kann ein Teil der aus der ersten Regenerierungsstufe abgetrennten Katalysatorteilchen oder aus der zweiten Regenerierungsstufe bei höherer Temperatur abgetrennte Teilchen oder beide durch frische Katalysatorteilchen mit geeigneter höherer Spaltaktivität und geringeren Mengen an Metallverunreinigungen ersetzt werden.

Gemäß Fig. I werden verbrauchte Katalysatorteilchen, die aus dem Stripper­ vorgang stammen und kohlenwasserstoffartige Niederschläge aufweisen, durch die Leitung 1 in ein erstes dichtes fluidisiertes Bett 3 des Kata­ lysators geführt, das sich in dem Regenerator 5 befindet. Der Regenera­ tor 5 weist eine relativ niedrige Temperatur auf, die unter 760°C gehalten wird. Die Sauerstoffkonzentration des durch die Leitung 7 und den Ver­ teiler 9 eingeführten Regenerationsgases ist begrenzt, um die Regenerations­ temperatur während des Verbrennens, insbesondere von Wasserstoff und kohlenstoffartigen Niederschlägen, niedrig zu halten. Die in dieser ersten Regenerationsstufe durchgeführte Verbrennung erfolgt unter der­ artigen Bedingungen, daß Wasserdampf und ein CO-reiches Abgas gebildet wird. Das Abgas wird durch einen Zyklon, wiedergegeben durch die Separa­ toren 11 und 13 geführt, wo mitgerissene Katalysatorteilchen vor dem Abziehen des Gases (Leitung 15) abgetrennt werden. Der in dieser Weise abgetrennte Katalysator wird dem Katalysatorbett durch entsprechende Leitungen zugeführt. In dem Regenerator 5 werden die Bedingungen so ausgewählt, daß der Katalysator bezüglich des Entfernens der kohlen­ stoffartigen Niederschläge nur teilweise regeneriert wird.

Bei der Anordnung nach der Fig. I handelt es sich bei der ersten Stufe der Katalysatorregeneration in dem Gefäß 5 um einen Vorgang mit relativ niedriger Temperatur, begrenzt auf maximal 760°C, wobei ein an Kohlen­ monoxid reiches Abgas gebildet wird. Es wird ein teilweise regenerier­ ter Katalysator, der keine merklichen und zur Wasserdampfbildung führen­ den Mengen an Wasserstoff aufweist, aus dem Katalysatorbett der ersten Regenerierungsstufe durch die Leitung 17 abgezogen und einer benachbarten Stripperzone oder Gefäß 19 zugeführt. Es wird eine nach unten fließende, relativ dichte fluidisierte Masse aus teilweise regeneriertem Kataly­ sator durch das Gefäß 19 im Gegenstrom zu dem Belüftungs- und Strippergas aus Leitung 21 geführt. Das Belüftungsgas ist vorzugsweise inert. Zu Be­ lüftungsgasen, die für die Anwendung in der Zone 19 geeignet sind, ge­ hören CO₂, Abgas praktisch frei von Feuchtigkeit, Stickstoff, trockene Luft und Kombinationen derselben.

Der teilweise regenerierte Katalysator wird aus dem Gefäß 19 durch ein Standrohr 23 abgezogen, das in Verbindung steht mit einer Katalysator­ leitung 25 und der Leitung 27. Ein Gas wie Luft, Stickstoff, CO₂ und Ge­ mische derselben kann durch die Leitungen 29 und 31 zugesetzt werden, um den Transport des Katalysators zu unterstützen. Es kann eine Mehrzahl an Gaseinlaßleitungen vorgesehen sein. Regenerierungsgas wie Luft oder ein an Sauerstoff angereicherter Gasstrom wird durch die Leitung 31 für ein Inberührungkommen mit dem teilweise regenerierten Katalysator in der Lei­ tung 27 eingeführt. Die Leitung 27 endet in einem Katalysatorbett 33, das sich in dem unteren Teil einer Regenerierungszone befindet (Gefäß 35). Zusätzliches Regenerierungsgas wird in den unteren Teil des Katalysator­ betts 33 durch die Leitung 37 eingeführt, die mit einem Luftverteiler in Verbindung steht, der für den Hochtemperaturbetrieb ausgelegt ist.

In der zweiten Regenerierungsstufe in dem Regenerator 35 beläuft sich die Temperatur auf einem Bereich von 760-816°C und liegt höher als in der ersten Stufe, um so ein praktisch vollständiges Entfernen von Restkohlen­ stoff zu erreichen, der in der ersten Stufe nicht entfernt worden ist. Das Regeneratorgefäß 35 ist mit feuerfestem Material ausgekleidet und praktisch frei von freiliegenden Metallteilen und Zyklonen, so daß die angestrebte Hochtemperaturregeneration durchgeführt werden kann. Bei diesem Hochtemperaturvorgang wird der Restkohlenstoff auf dem Katalysator vorzugs­ weise unter 0.05 Gew.-% verringert, und man erhält ein CO₂-Abgas hoher Tem­ peratur in den äußeren Separatoren. Vorzugsweise werden relativ große einstufige Separatoren mit feuerfest ausgekleideten Gefäßen angewandt. Der äußere Abschnitt 39 ist mit radialen Armee versehen, an denen die Separatoren aufgehängt oder angeordnet sind (Bezugszeichen 41 und 43), wobei diese Arme mit den Zyklonen 45 bzw. 47 verbunden sind. Andererseits kann auch die weiter unten erläuterte Zyklonanordnung nach Fig. II zusammen mit dem Regenerator 35 angewandt werden. Der aus dem Abgas bei Temperaturen bis zu 982°C abgetrennte Katalysator wird in das Verfahren zurückgeführt. Man erhält ein an CO₂ reiches Abgas hoher Temperatur aus dem Separator für die weitere Verwendung in Form des Gasstroms 49, wobei in einer hier nicht ge­ zeigten Vorrichtung Wasserdampf erzeugt werden kann. Für den Fachmann er­ gibt sich, daß auch mehr als ein Separator vorgesehen werden kann, wobei dieselben hintereinander geschaltet sind.

Der in der zweiten Stufe regenerierte Katalysator weist einen Restkohlen­ stoffgehalt von unter 0.10 Gew.-% und vorzugsweise unter 0.05 Gew.-% auf und wird aus dem Bett 33 durch die Leitung 51 dem benachbarten Gefäß 53 zugeführt. Der abgezogene Katalysator wird vorzugsweise durch Feuchtig­ keits-freies Gas, das durch die Leitung 55 eingeführt wird, oder durch ein im wesentlichen feuchtigkeitsfreies Gas belüftet. Das Belüftungsgas wird durch die Leitung 57 abgezogen und dem oberen Teil des Gefäßes 35 zugeführt. Heißer, regenerierter Katalysator mit einer Temperatur über 760°C wird aus der Zone 53 durch ein Standrohr 59 abgezogen, das ein Ventil 61 aufweist. Der heiße Katalysator wird sodann durch die Leitung 63 dem unteren Bodenteil 65 einer Riserzone 67 zugeführt. Belüftungsgas wie leichte Kohlenwasserstoffe, die durch einen hier nicht gezeigten Rückgewinnungsvorgang erhalten worden sind oder ein anderes fluidisiertes Gas wird unter dem Katalysatoreinlaß zu dem Riser durch die Leitung 60 eingeführt.

Bei dem hier insbesondere in Betracht gezogenen Kohlenwasserstoff-Um­ wandlungsverfahren wird der heiße Katalysator mit niedrigem Gehalt an Restkohlenstoff fließend nach oben geführt und vermischt sich mit einer Mehrzahl Kohlenwasserstoffströmen im Riser, die durch mehrere Beschickungs­ düsen 71 eingeführt werden. Die feuerfeste Wandung des Reaktionsgefäßes ist insbesondere mit einem verbreiterten Abschnitt 73 versehen, durch den sich mehrere waagerecht im Abstand zueinander angeordnete Beschickungs­ düsen nach oben und innen erstrecken. Ein Verdünnungsgas, wie Wasser­ dampf, leichte Kohlenwasserstoffe oder ein Gemisch derselben wird dem Rückstandsöl zugeführt, um so die Sprühdispersion und Vermischung im Dampfzustand mit den fluidisierten Katalysatorteilchen hoher Temperatur zu verbessern. Der Abschnitt des Risers oberhalb der Einspritzdüsen ist vorzugsweise verbreitert ausgeführt. Um weiterhin die angestrebte Vermischung und praktisch sofortige Verdampfung der Bestandteile des Rückstandsöls zu erreichen, wird eine Anzahl kleiner versprühter Öl­ beschickungsströme mit dem nach oben fließenden Katalysator vermischt. Das verdampfte Kohlenwasserstoffprodukt, bestehend aus Spaltprodukten im Gemisch mit suspendierten Katalysatorteilchen tritt nach oben durch den Riser 67 zur Auftrennung der Bestandteile. Für diesen Zweck können verschiedene Vorrichtungen nach dem Stand der Technik angewandt werden. Der erste Separator, der hier als ein Grobseparator an dem Ende der Umwandlungszone des Risers gezeigt ist, stellt einen sich nach außen erweiternden Zusatz des Risers dar, dessen schmetterlingsförmige Flügel mit relativ großen Öffnungen versehen sind, wobei das Riserende oben geschlossen ist. Die Seitenflügel sind nach unten offen, so daß durch diese Öffnungen der Kohlenwasserstoffdampf von den Katalysator­ teilchen abgetrennt werden kann und beide in das Gefäß 87 gelangen. Die Seitenflügel 77 (Fig. III) sind massive, im wesentlichen senkrechte Wände, und die Enden 79 benachbart zu der Wand des Gefäßes 87 sind massiv, senkrecht und gekrümmt. Das obere Ende jedes Fortsatzes ist durch ein geneigtes Dach 81 abgedeckt, um so ein Ansammeln von Katalysator- und Koksteilchen darunter zu vermeiden.

Bei dem Betrieb werden die dampfförmigen Materialien, enthaltend Kohlen­ wasserstoffe, Verdünnungsmittel und suspendierten Katalysator, durch die Öffnungen 75 in ein Gefäß abgegeben, wobei eine Entspannung der gasförmi­ gen Bestandteile stattfindet.

Das Gefäß besteht aus zwei benachbarten Kammern A und B, wobei durch die Entspannung eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches mit Richtungsänderung zu der gekrümmten Wand 79 erfolgt, so daß dampf­ förmiges Produkt und Katalysatorteilchen voneinander getrennt werden. Die in dieser Weise konzentrierten und abgetrennten Katalysatorteilchen fallen nach unten und werden als ein ringförmiges Katalysatorbett 83 gesammelt, unterhalb des Bettes wird der Katalysator abgezogen. Die von den Kataly­ satorteilchen abgetrennten, dampfförmigen Produkte treten zunächst nach unten durch den offenen Boden jedes Fortsatzes und strömen sodann nach oben in einen oder mehrere Zyklone 85 im oberen Teil des Gefäßes 87. Es werden Kohlenwasserstoffdämpfe, Verdünnungsmittel und gestripptes, gasförmiges Produkt von dem Katalysator getrennt und sodann durch die Leitung 89 abgezogen, welche zu einer hier nicht gezeigten Rückgewinnungs­ vorrichtung führt. Der abgetrennte Katalysator wird dem Katalysatorbett 83 zugeführt. Es wird ein Strippgas, wie Wasserdampf, dem Bett 83 durch die Leitung 91 zugeführt. Der kohlenstoffbeladene Katalysator einschließlich der Metallverunreinigungen wird durch die Leitung 93 mit Ventil 95 ab­ gezogen und sodann der Leitung 1 zu der ersten Regenerierungsstufe zuge­ führt.

Die Fig. II zeigt eine Anordnung der Vorrichtung, die sich von derjenigen nach Fig. I dahingehend unterscheidet, daß die getrennten Regenerierungs­ gefäße 2 und 4 übereinander längs einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, wobei der Hochtemperaturgenerator 4 das obere Gefäß darstellt. Die heißen Abgase werden aus dem Regenerator 4 durch feuerfest ausgekleidete Leitun­ gen 6 und 8 abgezogen, wobei der große Separator 10 in offener Verbindung mit und an dem waagerechten Arm 8 des "T" Rohrabschnitts hängend, vorliegt. Bei dieser Anordnung sind das Reaktionsgefäß 12 mit Mehrfachbeschickungs­ einlässen 14 und der Suspensionsseparator 16 der Anordnung nach Fig. I gleich.

Es tritt eine dampfförmige Kohlenwasserstoff-Katalysatorsuspension nach oben in das Reaktionsgefäß 12 zwecks Abgabe durch die Fortsätze 16, wie im Zusammenhang mit der Fig. I erläutert. Von den Katalysatorteilchen getrennte Kohlenwasserstoffdämpfe treten durch einen oder mehrere Separatoren 18 zwecks zusätzlicher Rückgewinnung des Katalysators.

Unter Bezugnahme auf die Fig. IV ist dort im Detail eine Vorrichtung gezeigt, die für das getrennte Beschicken mit heißem, regeneriertem Katalysator und einer Rückstandsölbeschickung für ein unteres Teil der Zone 65 des Reaktionsgefäßes nach Fig. I oder das Reaktionsgefäß 12 nach Fig. II, vorgesehen ist. Das Rückstandsöl wird durch eine Mehr­ zahl Rohre 71 geführt. Die Rohre können unter Ausbilden einer ring­ förmigen Zone ummantelt sein, so daß gegebenenfalls Wasserdampf einge­ führt werden kann. Bei der Anordnung nach der Fig. IV wird heißer Katalysator mit erhöhter Temperatur - wie weiter oben angegeben - und über der pseudokritischen Temperatur der Rückstandsölbeschickung durch das feuerfest ausgekleidete Rohr 63 in ein Bodenteil 65 der Umwandlungs­ leitung 67 eingeführt, wobei jedes derselben mit feuerfestem Material ausgekleidet ist. Das Katalysator-Belüftungsgas oder Fluidisierungsgas wird durch die Leitung 69 einem Gasverteiler in dem unteren Teil des Reaktionsgefäßes zugeführt. Die durch die Vorrichtung 71 eingeführte Ölbeschickung wird mit einem Verdünnungsmittel wie Wasserdampf oder leichten Kohlenwasserstoffen vermischt, die durch die Leitung 109 eingeführt werden, wodurch der Partialdruck der eingeführten Kohlen­ wasserstoffbeschickung erheblich verringert wird. Es wird Wasserdampf für die Ölbeschickungsdüse einem ringförmigen Abschnitt zugeführt, der um das Rohr 71 durch die Dampfeinlaßvorrichtung 111 ausgebildet wird. Es ist eine Mehrzahl derartiger unmantelter Düsen waagerecht angeord­ net, die die Beschickung in den Querschnitt des Reaktionsgefäßes abge­ ben. Vorzugsweise sind 6 derartige Düsen angeordnet, um eine Hochtempe­ raturberührung zwischen fluidisierten Katalysatorteilchen- und eingeführ­ tem Öl zu bewirken, wodurch eine praktisch sofortige Verdampfung-Ver­ sprühung der Rückstandsölbeschickung resultiert. Durch die Düsenanord­ nung erfolgt eine Abgabe in ein verbreitertes Teil des Reaktionsge­ fäßes nach dem Hindurchtritt durch den Abschnitt 73, der bei einer Anordnung als ein halber Rohrabschnitt der Reaktionsgefäßwand auftritt, der mit feuerfestem Material gefüllt ist. Die Düsen sind so angeordnet, daß eine gleichmäßige Verteilung über den Durchmesser des Reaktions­ gefäßes erfolgt, wodurch sich eine Verbesserung bezüglich einiger innigen Versprühungs-Verdampfung in Berührung mit den nach oben fließenden, sus­ pendierten Katalysatorteilchen ergibt. Die Mehrzahl der Auslässe ist vor­ zugsweise in einem Kreis im Abstandsverhältnis zu der Wand des Reaktions­ gefäßes angeordnet, wodurch sich eine praktisch sofortige Verdampfung des eingeführten Rückstandsöl ergibt.

Ein wichtiger Aspekt besteht darin, die Katalysatoraktivität dadurch aufrechtzuerhalten, daß ein Teil des mit Metallen verunreinigten Kataly­ sators durch frischen Katalysator ersetzt wird, sowie die anfängliche Regenerierung des Katalysators unter begrenzten Temperaturbedingungen erfolgt. Hierbei wird eine durch Wasserdampf bedingte Desaktivierung des Katalysators während der Regenerierung hintenangehalten. Das er­ findungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen in einem einmaligen Durchsatz der Kohlenwasserstoffbeschickung. Andererseits kann das leichte und normalerweise gasförmige Kohlenwasserstoffprodukt, des im Verfahren erzeugten Wasserdampfs und CO wieder in das Verfahren zurückgeführt werden.

An der Berührungsstelle einer hochversprühten Ölbeschickung mit fluidi­ sierten Katalysatorteilchen wird eine praktisch sofortige Verdampfung und katalytische Umwandlung der versprühten Öltröpfchen erreicht. Die Suspension aus Kohlenwasserstoffdampf und Katalysator erhöht ihre Ge­ schwindigkeit beim Fließen nach oben durch das Reaktionsgefäß und ergibt eine verdünnte Katalysatorkonzentration in der Suspension in einem Bereich von 0.016-0.16 g/cm³ und üblicherweise nicht über 0.08 g/cm³. Somit gilt, je schneller die sofortige Verdampfung und Umwandlung der Ölbeschickung ist, je geringer ist der Druckabfall benachbart zu dem Beschickungseinlaß und stromab Berührung mit den durch das Reaktions­ gefäß nach oben fließenden Katalysatorteilchen. Wenn man in der erfin­ dungsgemäßen Weise arbeitet, kann die Produktselektivität des umge­ wandelten Rückstandsöls vermittels thermischer und katalytischer Maß­ nahmen erheblich verändert werden in Abhängigkeit von dem Ausmaß des Versprühens der Rückstandsölbeschickung, die mit den Katalysator­ teilchen hoher Temperatur in Berührung gebracht werden zwecks Verdampfen der Ölbeschickung. Eine wichtige Verfahrensvariable betrifft insbeson­ dere das Anwenden einer geeigneten Düseneinlaßanordnung für das Ver­ sprühen der Beschickung, die zu einem hohen Maß der Versprühung der Rückstandsölbeschickung und Inberührungbringen mit den nach oben fließenden heißen Katalysatorteilchen mit relativ hoher Geschwindigkeit führt. Die thermische und katalytische Umwandlung der verdampften Öl­ beschickung in die angestrebten Produkte wird somit sehr kurzfristig erreicht, wobei gleichzeitig die Temperatur der gebildeten Suspension verringert wird. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird eine stark versprühte Ölbeschickung in die Spaltzone des Reaktionsgefäßes mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100-400 m/sec eingeführt und in einem fächerförmigen Muster von etwa 10 oder 15° in senkrechter Richtung und etwa 90 bis 120° oder mehr in einer allgemein waagerechten Richtung bezüglich des Querschnitts des Reaktionsgefäßes verteilt. Hierdurch wird eine innigere Berührung zwischen den nach oben fließenden Suspensionen der feinverteilten heißen Katalysatorteilchen mit einer anfänglichen Dich­ te von etwa 0.16-0.56 g/cm³ sichergestellt. Es bildet sich eine nach oben fließende Suspension aus Kohlenwasserstoffdampf und dispergierten Katalysatorteilchen. Die Schnelligkeit, mit der dies erreicht wird, führt dazu, daß der Druckabfall gering gehalten wird, der sich bei der Bildung hoher Geschwindigkeit ergibt. Diese Suspension wird aus dem Reaktionsgefäß mit einer Geschwindigkeit von etwa 18-36 in/sec abgegeben. Die Kataly­ satorkonzentration der gebildeten Suspension kann den Erfordernissen entsprechend erheblich verändert werden, um so die Umwandlung der Ölbe­ schickung zu optimieren. Die Katalysatorkonzentration kann sich in der Sus­ pension auf weniger als 0.08 g/cm³ und bis herunter zu 0.016 bis 0.032 g/cm³ an dem Auslaß des Reaktionsgefäßes belaufen.

Wenn eine praktisch sofortige Verdampfung der Öltröpfchen erreicht wird, wird eine thermische und katalytische Umwandlung schnell in einem kurzen senkrechten Raum des Reaktionsgefäßes innerhalb kürzester Zeit erreicht. Dies kann mit einem geringfügigen Druckabfall in einem senkrechten Teil des Reaktionsgefäßes über dem Beschickungseinlaß bis zu etwa 1.5 m, je­ doch nicht mehr als 3.0 in einhergehen. Die gebildete Suspensionstempera­ tur fällt schnell ab oder wird auf einen Wert von etwa 50% bis etwa 540° C oder 570°C verringert, gemessen unter oder an dem Auslaß des Reaktionsgefäßes. Im Zusammenhang mit dem Erreichen einer sofortigen Ver­ dampfung der versprühten Ölbeschickung tritt bis zu etwa 50% thermische Umwandlung der versprühten Ölbeschickung zusammen mit einer katalytischen Umwandlung derselben ein. Hierbei ergeben sich hohe Ausbeuten an Benzin, Benzinvorläufern und Ringölen. Der Spaltvorgang tritt in dem Reaktions­ gefäß innerhalb sehr kurzer Zeit ein, und zwar innerhalb von 0.5 bis zu etwa 2 Sekunden, wobei praktisch eine vollständige Umwandlung unter Opti­ mieren der Ausbeuten an Benzinprodukten innerhalb einer Zeitspanne von 0.5 Sekunden bis zu etwa 1 oder 1.5 Sekunden eintreten dürfte. Es werden hohe Ausbeuten an Benzin und leichten Ringölprodukten erhalten, wenn ein geringer Druckabfall innerhalb des Reaktionsgefäßes über der Einlaß­ stelle der versprühten Beschickung eintritt, und wenn dafür gesorgt wird, daß die Kohlenwasserstoffdämpfe in dem Reaktionsgefäß kürzer als 1.5 Sekunden in Berührung mit den suspendierten Katalysatorteilchen gehalten werden.

Das Versprühen des Öls auf eine Tröpfchengröße gleich oder kleiner als die Teilchengröße des Katalysators, wobei es sich um eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 20 bis etwa 150 Mikron handelt, trägt ebenfalls dazu bei, daß ein schnelles Verdampfen der Rückstandsölbeschickung bei relativ hoher Geschwindigkeit erreicht wird unter Ausbilden eines geringen Druckabfalls in dein Reaktionsgefäß.

Bei der graphischen Anordnung nach der Fig. V wird ein Vergleich bezüglich der Umwandlung angestellt, die zwischen einem ersten System der Ölversprühung und einem zweiten System, erhalten wird. Das zweite System arbeitet mit der Düsenanordnung nach Fig. VI und erzielt ein höheres Ausmaß der Beschickungs­ versprühung als dies mit dem ersten System erreicht wird. Die Fig. V zeigt deutlich eine erhebliche Verbesserung in der katalytischen Umwandlung bei Vergleich des ersten und zweiten Versprühungssystems, obgleich in jedem Fall der gleiche Wert der Thermoumwandlung vorliegt. Bei dem ersten System nach Fig. V ergibt sich eine verringerte katalytische Umwandlung in die angestrebten Benzinprodukte und somit eine unzweckmäßige Produktselektivi­ tät, obgleich eine thermische Umwandlung von wenigstens etwa 50% erreicht wird. Diese Feststellung wird nun verglichen mit dem zweiten System der Sprühdüse, das zu einer hochgradigen Versprühung der Ölbeschickung führt, bei der die Tröpfchengröße mit der Größe der Katalysatorteilchen in etwa übereinstimmt. Hierdurch ergibt sich eine vollständigere Verteilung der Öl­ beschickung unter sofortiger Ausbildung eines innigen Gemisches mit den suspendierten Katalysatorteilchen hoher Temperatur ausreichend dergestalt, daß sich eine hochdisperse Phasensuspension ergibt. Es ist in der Fig. V graphisch dargestellt, daß jedes dieser Systeme zu einer ähnlichen thermi­ schen Umwandlung führt, jedoch eine unterschiedliche Produktselektivität resultiert. Das zweite Versprühungssystem nach der Fig. VI führt zu einer höheren Gesamtumwandlung, die auf das verbesserte Versprühen bei dem kata­ lytischen Umwandlungsvorgang zurückzuführen ist. Dies bedeutet, daß beim Vorliegen gleicher Katalysatoraktivität auf der Grundlage der effektiven Katalysatoroberfläche multipliziert mit dem Verhältnis von Katalysator zu Öl, das zweite Versprühsystem gemäß Fig. VI stets zu höheren Umwand­ lungswerten führt, die graphisch dargestellt sind. Unter den geschilderten Bedingungen ist es bevorzugt, daß die durchschnittliche effektive Kataly­ satoroberfläche bei wenigstens 40 m²/g liegt, indem kontinuierlich oder intermittierend ein Austausch mit Katalysatorteilchen mit höherer effektiver Oberfläche bei einem höheren Wert bis zu etwa 80 bis 120 m/g in Abhängigkeit von der angestrebten Kohlenwasserstoffumwandlung und wirtschaftlichen Über­ legungen bezüglich des Katalysatoraustauschs erfolgt.

Vorzugsweise wird diese Katalysatoroberfläche bei einem höheren Wert bis zu etwa 80 bis 120 m/g gehalten in Abhängigkeit von der angestrebten Kohlenwasserstoffumwandlung und wirtschaftlichen Überlegungen bezüglich des Katalysatoraustauschs.

Es ergibt sich somit, daß unter den Bedingungen des Systems zwei, wobei die stark versprühten Öltröpfchen gleich oder kleiner als die durch­ schnittliche Teilchengröße des Katalysators mit etwa 100 Mikron sind, sowie einheitlich hiermit bei einer pseudokritischen Temperatur der Beschickung dispergiert werden, in weniger als einem Bruchteil einer Sekunde im wesentlichen vollständig verdampft werden, wenn nicht sogar thermisch oder katalytisch praktisch vollständig umgewandelt werden. Es ergibt sich, daß derartige Arbeitsbedingungen eine ausgesprochen verbesserte Wirkung auf die Umwandlung und Selektivität haben.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen Durchbruch auf dem Gebiet der katalytischen Spalttechnologie dahingehend dar, daß frühere metallur­ gisch bedingte Faktoren der Regeneratorausrüstung vermieden werden. Es ergibt sich eine verbesserte Benzinausbeute und Ausbeute an leichten Brennstoffölen durch eine Molekülverringerung der Asphaltkomponenten, insbesondere, wenn eine synergistische Beziehung zu Hydrierungsvorgängen einschließlich einer hydrierenden Spaltung der multicyclischen Komponenten in dem Ringölprodukt der analytischen Spaltstufe gegeben ist. Diese Ver­ fahrenskombination ist auf Veränderungen der Eigenschaften der Beschickung anpaßbar. Weiterhin ist festzustellen, daß keine unüblich verwickelte Instrumentation oder Steuersysteme erforderlich sind, um einen einwand­ freien stabilen Betrieb durchzuführen.

Die Schnelligkeit, mit der das Rückstandsöl unter Ausbilden von Benzin, niedriger und höhersiedenden Kohlenwasserstoffen in erfindungsgemäßer Weise umgewandelt wird, erfährt eine weitere Verbesserung, wenn die nachfolgenden Arbeitsparameter berücksichtigt werden. Wird das Spalt­ system nach Fig. II so modifiziert, daß die Beschickungsdüsenanordnung nach Fig. VI zum Herstellen und Einführen hochversprühter Rückstands­ ölbeschickungströpfchen in fächerförmiger Berührung mit hoher Geschwin­ digkeit mit den in dem Reaktionsgefäß nach oben fließenden, fluidisier­ ten Katalysatorteilchen hoher Temperatur vorliegt, ergeben sich ver­ besserte Umwandlungsergebnisse. Es ist zweckmäßig, daß die aufsteigende Katalysatorsuspension eine Konzentration von wenigstens 0.16 bis 0.56 g/cm³ aufweist, um eine schnelle und innige Berührung mit der stark versprühten Ölbeschickung zu erzielen.

Verdampfungszeit für versprühtes, reduziertes Rohöl
Tropfengröße (Mikron)
Verdampfungszeit (Millisekunden)
300
85
200	40
100	9
50	3
20	2
10	1

Anhand der Tabelle 1 ergibt sich, daß ein auf eine Tröpfchengröße von 100 Mikron oder kleiner versprühtes Rohöl oder Rückstandsöl eine sehr kurze Verdampfungszeit von 9 Millisekunden oder weniger erforderlich macht, wenn die Katalysatorteilchen mit einer Temperatur hiermit von wenigstens gleich oder der pseudokritischen Temperatur der Ölbeschickung in Berührung gebracht werden.

Erfindungsgemäß ist ein Vorteil darin zu sehen, daß eine angestrebte Produktselektivität hohen Ausmaßes erreicht wird, und zwar auf Kosten der Bildung von Koks und weniger zweckmäßigen gasförmigen Produkten.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise bedingt eine schnelle molare Ausdehnung der dampfförmigen Spaltprodukte bei der zunächst angewandten erhöhten Temperatur, was zu einer erheblichen Erhöhung der Geschwindigkeit der Suspension zusammen mit einer Beschleunigung der Katalysatorteilchen im Bruchteil einer Sekunde führt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine falsche radiale Verteilung der Suspension in dem Reaktionsge­ fäß und somit Katalysatoragglomeration und andere örtlich bedingte Konzentrationen der Katalysatorteilchen längs der Wandung des Reaktionsgefäßes hintenangehalten, wodurch ein unzweckmäßig hohes Verhältnis von Katalysator zu Öl vermieden wird.

Die schnelle Verdampfung der Rückstandsölbeschickung und Umwandlung der­ selben unter relativ hohen Geschwindigkeiten geht einher mit einem sehr geringen Druckabfall im Inneren des Reaktionsgefäßes in einem begrenzten senkrechten Raum über dem Einlaß der Beschickungsdüse von weniger als 3 m. Dieser niedrige Druckabfall ist entgegengesetzt dem Vorgang, der auftritt, wenn ein Vermischen des Katalysators in den ersten Teilen des Reaktionsgefäßes bis zu 1,5 m oder 3 m erfolgt. Es ergibt sich somit, daß das Versprühen der Ölbeschickung im hohen Maße ein wesentlicher Verfahrensparameter ist, und das Gleiche gilt für die Verteilung über den Querschnitt des Reaktionsgefäßes in einem Muster, das die innige, sofortige Verdampfung mit den Katalysatorteilchen fördert. Ein fächer­ artiges Muster mit 10 oder 15° in senkrechter Richtung mal etwa 80 bis 150°in einer Richtung senkrecht hierzu erweist sich als geeignet, ein hohes Ausmaß an Innigkeit bei der Berührung zu erzielen.

Es wurde gefunden, daß das Anwenden einer Abgabegeschwindigkeit des versprühten Öls an der Düse von etwa 400 m/sec. schnell abfällt, und in einer Entfernung von 2 cm auf etwa 200 m und weiter nur auf 100 m in in einer Entfernung von 5 cm von der Düsenspitze abfällt. Bei einer Entfernung von 15 cm wird die Geschwindigkeit auf etwa 40 m in pro Sekunde verringert. Der erfindungsgemäße Spaltvorgang wird in einer sehr kurzen Zeitspanne von 2.5 oder nicht mehr als 1.5 Sekunden in Abhängigkeit von der Rückstandsölbeschickung und der durch den Kataly­ sator gelieferten Temperatur durchgeführt, wenn eine Vorerhitzung der Beschickung unter 430° und üblicherweise nicht über 260-320°C erfolgt.

Bei der Anordnung nach der Fig. VI weist der Bodenabschnitt 82 einen kleineren Durchmesser als der obere Teil auf, und dieselben sind durch einen Übergangsabschnitt 84 verbunden. Es werden fluidisierte Kataly­ satorteilchen in den unteren Boden mit dein kleinen Durchmesser des Reaktionsgefäßes durch die Leitung 86 eingeführt. Fluidisiertes Gas wird in das Reaktionsgefäß unter der Leitung 86 für den Katalysatoreinlaß durch die Leitung 88 eingeführt, die in Verbindung mit einem Verteiler­ ring in dem Reaktionsgefäß steht. Die mit Ventil 92 versehene Leitung 90 ermöglicht das Abziehen des Katalysators von dem Boden des Reaktions­ gefäßes. Das durch die Leitung 88 eingeführte fluidisierende Gas kann gasförmige Produkte der katalytischen Spaltung aufweisen, aus denen Benzinvorläufer abgetrennt werden oder es kann Wasserdampf Anwendung finden. Ein fluidisierendes gasförmiges Produkt wie Naphtha niedriger Qualität kann als solches oder im Gemisch mit zurückgeführten Kohlen­ wasserstoff-Produktgasen als entsprechendes Medium angewandt werden, um so Richtungsänderungen der nach oben fließenden heißen Katalysator­ teilchen in Form einer Suspension in einem Bodenteil des Reaktionsgefäßes zu ermöglichen.

Die Einspritzdüse für die Beschickung weist ein längliches Bauelement 94 mit einer schlitzförmigen Öffnung 96 auf, das mit einer zylinder­ förmigen, wärmeabstrahlenden Umkleidung 98 umgeben ist. Die Düse tritt durch die Wand des Reaktionsgefäßes benachbart zu, jedoch über dem Übergangsabschnitt des Reaktionsgefäßes mit einem nach oben geneigten Winkel ein. Bei dieser speziellen Ausführungsform hat sich ein Winkel von 30° als geeignet erwiesen. Die Ölbeschickung wird in den Versprüh­ abschnitt der Düse mit oder ohne verdünnendes Gas, wie Wasserdampf, leichte Kohlenwasserstoffe oder andere geeignete Produkte eingeführt, um so den Partialdruck und/oder Viskosität des als zu verringern, das durch die Leitung 100 in Verbindung mit der Öffnung 102 eingeführt wird, so daß das Schweröl auf eine flache Oberfläche 104 aufprallt unter Ausbilden von Tröpf­ chen, die in noch feinere Tröpfchen durch das Hochgeschwindigkeitsgas zer­ legt werden, das durch die Leitung 106, die mit der Verjüngung 108 in Ver­ bindung steht, eingeführt wird. Die versprühte Ölbeschickung mit der ge­ wünschten Tröpfchengröße entsprechend der Katalysatorteilchengröße und ausgebildet außerhalb des Reaktionsgefäßes tritt durch ein längliches Bauelement des Düsensystems mit hoher Geschwindigkeit für die Abgabe durch eine Schlitzöffnung 96. Es kann eine einzige Schlitzöffnung für das Ausbilden eines fächerartigen Musters der versprühten Öltröpfchen ange­ wandt werden. Es können auch zwei Schlitze, z. B. in paralleler Anordnung und um 90° zueinander versetzt, angewandt werden. Bevorzugt werden zwei oder mehrere dieser Düsenanordnung vorgesehen, die im gleichen Abstands­ verhältnis waagerecht um den Umfang des Reaktionsgefäßes zueinander ange­ ordnet sind. Es ist weiterhin in Betracht gezogen, senkrecht übereinander zwei oder mehr derartige Düsenanordnungen in einem begrenzten senkrechten Raum des Reaktionsgefäßes über dem Obergangsabschnitt vorzusehen, wodurch sich ein sehr turbulenter Berührungsabschnitt der Ölbeschickung mit den nach oben fließenden Katalysatorteilchen bei einer Temperatur ergibt, die wenigstens gleich der pseudokritischen Temperatur der Ölbeschickung ist.

Die Düsenanordnung wird in einem oberen Teil der Wand des Reaktionsgefäßes nicht mehr als etwa 3 m unter dem Auslaß derselben vorgesehen, so daß der Produktdampf der thermischen und katalytischen Spaltung schnell von dem Katalysator abgetrennt werden kann.

Claims (8)

1. Verfahren zum Umwandeln von Rückstandsöl mit fluidisierten Kataly­ satorteilchen hoher Temperatur durch die Kombination der folgenden Verfahrensschritte:
Hindurchführen einer Suspension fluidisierter Katalysatorteilchen hoher Temperatur mit einer Oberfläche im Bereich von 40 bis 100 m²/g und mit einer Größe von 20 bis 200 Mikron nach oben durch einen Riser, gekennzeichnet durch

• a) Versprühen eines Rückstandöls auf eine Tropfengröße vergleich­ bar mit oder kleiner als die suspendierten Katalysatorteilchen;
• b) Einführen des versprühten Rückstandöls gemäß a) mit einer Ge­ schwindigkeit von 100 bis 300 m/s für ein Inberührungbringen mit der nach oben fließenden heißen Katalysatorteilchensuspen­ sion anfänglich bei einer Temperatur wenigstens gleich oder über der pseudokritischen Temperatur der Rückstandölbeschickung,
• c) Halten der Berührungstemperatur zwischen den Katalysatorteil­ chen und der versprühten Rückstandölbeschickung anfänglich aus­ reichend hoch, um die Asphaltkomponente im Rückstandöl zu spal­ ten und bis zu 50% thermische Umwandlung des versprühten Rück­ standöls zu erreichen, bewirken einer katalytischen Umwandlung der gebildeten Öldämpfe in der nach oben fließenden Suspen­ sion, wobei sich die Temperatur der Suspension verringert und
• d) abtrennen der dampfförmigen Kohlenwasserstoff-Umwandlungs­ produkte der Stufe c) von den Katalysatorteilchen aus dem Riser, wobei die Kontaktzeit von Öl und Katalysator im Riser weniger als 2 Sekunden beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der versprühten Rückstandölbeschickung in die Katalysatorsuspension etwa 160 m/s beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsgeschwindigkeit zwischen der versprühten Rück­ standölbeschickung und der Katalysatorsuspension den Druckabfall in dem Riser soweit einschränkt, daß er nicht mehr als etwa 0,21 bar übersteigt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das versprühte Rückstandöl dem Riser in Form einer Mehrzahl getrennter fächerförmiger Tropfendispersionen bei einer über der pseudokritischen Temperatur des Rückstandöls liegenden Temperatur zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Teilchengröße des Katalysators sich auf 20 bis 120 Mikron beläuft und das Rückstandöl auf Tropfen gleich oder weniger als 100 Mikron versprüht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstandöl außerhalb des Risers versprüht wird und die Tropfen danach durch eine länglich begrenzte Zone transportiert werden, die an ihrem Ende eine geschlitzte Öffnung aufweist, welche sich innerhalb des Risers befindet, wobei die Öltropfen mit einer Ge­ schwindigkeit über 100 m/s in einem waagerechten, fächerförmigen Tropfenmuster abgegeben werden, und die Zone nach oben in den Ri­ ser geneigt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische und katalytische Umwandlung des versprühten Rückstandöls im Riser innerhalb einer Kontaktzeit mit dem Kataly­ sator von 0,5 bis zu 1,5 Sekunden bewerkstelligt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische und katalytische Umwandlung der hochversprüh­ ten Rückstandölbeschickung mit der Katalysatorsuspension die Temperatur der gebildeten dampfförmigen Katalysatorsuspension in dem Riser in einem Bereich von 500 bis 565°C verringert.